Загрузил timur5770

Силовая электроника Раб программа

реклама
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение
высшего профессионального образования
КГЭУ
«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
УТВЕРЖДАЮ
Проректор по УР
__________В.А. Дыганов
«___» _________ 20___ г.
РАБОЧАЯ ПРОГРАММА ДИСЦИПЛИНЫ
Б3.Б.8 Силовая электроника
(указывается индекс и наименование дисциплины согласно учебному плану в соответствии с ФГОС ВПО)
Направление подготовки
140400 Электроэнергетика и электротехника
(указывается код и наименование)
Профиль подготовки
Электрические и электронные аппараты; Электромеханика; Электропривод и автоматика; Электрический
транспорт; Электрооборудование и электрохозяйство
предприятий, организаций и учреждений
бакалавр
Квалификация (степень) выпускника
Форма обучения
очная
(очная, очно-заочная, заочная)
г. Казань
20141
1. Цели и задачи освоения дисциплины
Целью освоения дисциплины «Силовая электроника» состоит в получении студентами знаний в области построения, анализа и расчета устройств силовой электроники.
Основными задачами изучения дисциплины являются:
дать студентам знания в области теории, принципов действия, технических характеристик преобразователей; познакомить с принципиальными схемами выпрямителей, зависимых и автономных инверторов, регуляторов переменного и постоянного
напряжений; рассмотреть основные характеристики базовых схем; научить анализу
схем вентильных преобразователей.
2. Место дисциплины в структуре ООП ВПО
Дисциплина «Силовая электроника» относится к базовой части профессионального цикла Б.8 основной образовательной программы подготовки бакалавров по
профилю «Электрические и электронные аппараты»; «Электромеханика»; «Электропривод и автоматика»; «Электрический транспорт»; «Электрооборудование и
электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений».
Дисциплина «Силовая электроника» базируется на дисциплинах «Физика»,
«Математика», «Теоретические основы электротехники». Обучающиеся должны
приобрести понимание принципов работы основных типов силовых управляемых
преобразователей, их характеристик и особенностей, а также принципов расчёта параметров элементов этих преобразователей.
Знания, полученные по освоению дисциплины, необходимы при изучении дисциплины «Электрические машины».
3. Компетенции обучающегося, формируемые в результате освоения дисциплины
В результате изучения дисциплины «Силовая электроника» формируются следующие компетенции или их составляющие:
 способностью к обобщению, анализу, восприятию информации, постановке цели
и выбору путей ее достижения (ОК-1);
 способностью в условиях развития науки и изменяющейся социальной практики к
переоценке накопленного опыта, анализу своих возможностей, готовностью
приобретать новые знания, использовать различные средства и технологии
обучения (ОК-6);
 готовностью к самостоятельной, индивидуальной работе, принятию решений в
рамках своей профессиональной компетенции (ОК-7);
 способностью демонстрировать базовые знания в области естественнонаучных
дисциплин и готовностью использовать основные законы в профессиональной
деятельности, применять методы математического анализа и моделирования,
теоретического и экспериментального исследования (ПК-2);
 готовностью участвовать в исследовании объектов и систем электроэнергетики и
электротехники (ПК-38);
 готовностью изучать научно-техническую информацию, отечественный и
зарубежный опыт по тематике исследования (ПК-39);
 готовностью планировать экспериментальные исследования (ПК-40);
В результате освоения дисциплины обучающийся должен:
1. Знать: основные типы современных электронных элементов, применяемых в
преобразовательной технике; устройство, принцип действия, характеристики и
параметры основных полупроводниковых элементов электронных устройств;
основные схемные решения при построении преобразующих электронных
устройств; методы расчёта основных схем электроники, основные стандарты,
условные обозначения; основные характеристики преобразовательных устройств в
различных режимах работы;
2. Уметь: анализировать процессы и явления, происходящие в
полупроводниковых преобразователях электрической энергии и математически их
описывать; выбирать параметры элементов схем электронных преобразовательных
устройств;
3. Владеть: навыками построения характеристик (внешних, регулировочных и
др.) исследуемых схем.
4. Структура и содержание дисциплины «Силовая электроника»
Общая трудоемкость дисциплин составляет 5 зачетных единиц, 180 часа.
4.1. Структура дисциплины
Вид учебной работе
ОБЩАЯ ТРУДОЕМКОСТЬ ДИСЦИПЛИНЫ
АУДИТОРНЫЕ ЗАНЯТИЯ:
Лекции (Лк)
Практические (семинарские) занятия (ПЗ)
Лабораторные работы (ЛР)
и(или) другие виды аудиторных занятий
САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА:
Курсовой проект (работа)
Расчетно-графические работы
Реферат
и (или) другие виды самостоятельной работы
ВИД ИТОГОВОГО КОНТРОЛЯ
(З – зачет, Э – экзамен)
из них, провоВсего димых в инчасов терактивной
форме
семестры
5
180
180
72
36
36
72
36
36
32
108
108
108
108
Э
Э
4.2. Разделы дисциплины и виды занятий
Семестр
Формы текущего
контроля успеваемости
(по неделям семестра)
Форма промежуточной аттестации
(по семестрам)
Всего часов на раздел
Виды учебной работы,
включая самостоятельную работу студентов и
трудоемкость
(в часах)
1
2
3
4
6
7
8
9
10
1
Однофазные маломощные выпрямители
36
5
10
10
-
Тест 1 Однофазные выпрямители
2
Многофазные выпрямители большой и
средней мощности
36
5
10
10
-
6 часов
подготовка к
тесту 1
лекция
№1-5,
[1] стр.
287-326
10 часов
подготовка к
практике [2]
стр. 7-20
6 часов
подготовка к
тесту 2
лекция
№6-10,
[1]- стр.
331-350
10 часов
подготовка к
практике [2]
стр. 6990
№
п/
п
Раздел
дисциплины
Лк
ПЗ ЛР
Самост.
работа
Тест 2 Трехфазные выпрямители
1
2
3
4
6
7
8
9
10
3
Инверторы ведомые сетью
24
5
6
6
-
Тест 3 Инверторы
ведомые сетью
4
Автономные инверторы
24
5
6
6
-
5
Импульсные преобразователи напряжения
16
5
2
2
-
6 часов
подготовка к
тесту 3
лекция
№11-13,
[1] стр.
353-392
6 часов
подготовка к
практике [2]
стр. 92148
6 часов
подготовка к
тесту
лекция
№14-16,
[1] стр.
405-437
6 часов
подготовка к
практике [2]
стр. 357375
6 часов
подготовка к
тесту
лекция
№17-18,
[1] стр.
438-485
6 часа
подготовка к
практике [2]
стр. 399435
Тест 4 Автономные инверторы
Тест 5 Импульсные преобразователи напряжения
1
2
3
4
6
6
Зачет
8
5
7
Экзамен (1 з.е)
36
5
2
Итого:
180
5
36
7
2
36
8
9
10
6 часов
подготовка к
зачету:
курс
лекций,
[1], [2]
34
[1], [2]
контрольная работа
Письменный экзамен
108
4.3. Содержание разделов дисциплины
Раздел 1. Однофазные маломощные выпрямители
Принцип работы, назначение отдельных элементов. Различные виды однофазных управляемых и неуправляемых выпрямителей. Анализ электромагнитных процессов при работе в различных режимах и на различные виды нагрузки. Регулировочные и внешние характеристики. Пульсации напряжения и тока. Принципы фильтрации пульсаций выпрямленного напряжения и тока фильтрами различных типов.
Коммутационные процессы в однофазных схемах выпрямителей.
Раздел 2. Многофазные выпрямители большой и средней мощности
Принцип работы различных видов многофазных неуправляемых и управляемых выпрямителей. Анализ электромагнитных процессов при работе на различные
виды нагрузки. Режимы работы трансформатора в различных схемах выпрямителей.
Коммутационные процессы в преобразователях. Внешние и регулировочные характеристики. Режим прерывистого и непрерывного тока. Методы расчёта вентильных
преобразователей и выбор отдельных элементов.
Раздел 3. Инверторы ведомые сетью
Основные принципы работы зависимых инверторов. Условия возникновения
инверторного режима. Срыв инвертирования. Условия безаварийной работы. Реверсивные преобразователи. Совместный и раздельный способы управления.
Раздел 4. Импульсные преобразователи напряжения
Классификация импульсных преобразователей. Способы принудительной коммутации тиристоров. Электромагнитные процессы в узлах искусственной коммутации.
Раздел 5. Автономные инверторы
Классификация автономных инверторов. Способы формирования и
регулирования выходного напряжения и тока. Способы построения, отличительные
особенности и области применения автономных инверторов тока и напряжения.
№
п/п
Тема практических (семинарских) занятий
Семестр
4.4. Практические (семинарские) занятия
1.
2.
3.
4.
5.
6.
Однофазные маломощные выпрямители
Многофазные выпрямители большой и средней
мощности
Инверторы ведомые сетью
Автономные инверторы
Импульсные преобразователи напряжения
Контрольная работа
Итого:
5
5
5
5
5
5
–
Номер
раздела
лекционного
курса
Продолжительность
(часов)
1
2
3
4
5
10
10
6
6
2
2
36
–
4.6. Разделы дисциплины и связь с формируемыми компетенциями
№
п/п
1
1
2
3
4
5
6
Часо
Раздел дисциплины,
в на
участвующий в форми- разровании компетенций
дел
2
3
Однофазные маломощ36
ные выпрямители
Многофазные выпрями- 36
тели большой и средней
мощности
Инверторы ведомые се24
тью
Автономные инверторы
24
Импульсные преобразо16
ватели напряжения
Зачет
8
Экзамен (1 з.е)
36
ИТОГО
180
Компетенции
ОК-1
4
З
ОК-6
5
У
ОК-7
6
В
У
У
У
З
Условные обозначения: З – знать,
У – уметь,
В – владеть.
ПК-2
7
З
ПК-38
ПК-39
ПК-40
8
7
У
З
В
З
З
В
З
З
З
4
З
З
З
З
З
З
5
4
З
3
4
З
У
З
У
З
З
З
Количество
компетенций
4
5.Образовательные технологии
Лекционные занятия проводятся в форме мультимедийных лекций (с использованием компьютера и проектора).
Практические занятия проводятся в классической форме.
Самостоятельная работа включает подготовку к тестам и контрольным работам.
№
Раздел
п/п
дисциплины
1
2
1 Однофазные маломощные выпрямители
2
3
4
5
6
7
Компетенции
3
ОК-1з, ОК6у, ОК-7в,
ПК-2з, ПК38у, ПК-39з,
ПК-40з
Многофазные выпрями- ОК-6у, ОКтели большой и средней 7в, ПК-38з,
мощности
ПК-39з
Инверторы ведомые се- ОК-7в, ПКтью
38з, ПК-39з,
ПК-40з
Автономные инверторы ОК-6у, ПК38з, ПК-39з,
ПК-40з
Импульсные преобразо- ОК-1у, ПКватели напряжения
38з, ПК-39з,
ПК-40з
Зачет
ОК-1з, ОК6у, ПК-38у
Экзамен
Образовательные
технологии
4
Мультимедийные
лекции
Оценочные
средства
5
Подготовка к
тесту 1
Мультимедийные
лекции
Подготовка к
тесту 2
Мультимедийные
лекции
Подготовка к
тесту 3
Мультимедийные
лекции
Подготовка к
тесту 4
ПК-2з, ПК38з, ПК-39з,
ПК-40з
Подготовка к
тесту 5
Решение контрольной работы
Письменный
экзамен
6. Оценочные средства для текущего контроля успеваемости, промежуточной
аттестации по итогам освоения дисциплины и учебно-методическое обеспечение самостоятельной работы студентов
6.1. Тематика рефератов, расчетно-графических работ, курсовых проектов
(работ)
Учебным планом курсовой проект не предусмотрен.
6.2. Примеры тестов и контрольных вопросов для проведения текущего
контроля и промежуточной аттестации
Оценочный фонд включает в себя банк тестов, содержащий 240 тестовых заданий по всем разделам учебной программы, разбитых на 4 учебных модуля. Тестовые
задания выполнены в программном комплексе Moodle.
6.2.1. Примеры тестовых заданий
Пример тестов «Однофазные выпрямители».
1. Назовите элемент схемы, представленный на рисунке
 тиристор
2. Неуправляемый однофазный однополупериодный выпрямитель
 100%
o -100%
o -100%
o -100%
3.
Напряжение на нагрузке для данной схемы имеет вид
 100%
o -100%
o -100%
o -100%
4.
Сопоставьте временные диаграммы с элементами схемы
Напряжение на первичной обмотке
Напряжение на вторичной обмотке
Напряжение на нагрузке
6.2.2. Контрольные вопросы для проведения экзамена:
1. Однофазный однополупериодный выпрямитель
2. Виды фильтров
3. Однофазный двухполупериодный выпрямитель с нулевым выводом, работающий на активную нагрузку
4. Однофазный двухполупериодный выпрямитель с нулевым выводом, работающий на активно-индуктивную нагрузку
5. Однофазный двухполупериодный выпрямитель с нулевым выводом, работающий на активно-емкостную нагрузку
6. Однофазный мостовой выпрямитель
7. Управляемый однофазный двухполупериодный выпрямитель с нулевым выводом, работающий на активную нагрузку
8. Управляемый однофазный двухполупериодный выпрямитель с нулевым выводом, работающий на активно-индуктивную нагрузку
9. Управляемый однофазный двухполупериодный выпрямитель с нулевым выводом и нулевым диодом, работающий на активно-индуктивную нагрузку
10. Управляемый однофазный мостовой выпрямитель
11. Управляемый однофазный мостовой выпрямитель с неполным числом
управляемых вентилей
12. Коммутация в выпрямителях средней и большой мощности
13.Трехфазный выпрямитель с нулевым выводом
14.Трехфазный мостовой выпрямитель
15.Управляемый трехфазный мостовой выпрямитель
16.Инверторы ведомые сетью. Перевод в режим инвертирования
17.Реверсивный тиристорный преобразователь с контактным переключателем
18.Реверсивный тиристорный преобразователь с совместным управлением двух
тиристорных групп
19.Тиристорный преобразователь для управления двигателем постоянного тока
20.Непосредственные преобразователи частоты
21.Система импульсно-фазового управления тиристорами
22.Импульсные преобразователи постоянного напряжения
23.Автономные инверторы
24.
№
п/п
Тема самостоятельной работы
Элементы
силовых
схем
вентильных
преобразователей
2. Подготовка к тесту «однофазные выпрямители»
3. Стабилизаторы напряжения и тока
4. Подготовка к тесту «трехфазные выпрямители»
5. Элементы защиты вентильных преобразователей
6. Подготовка к тесту «инверторы ведомые сетью»
Энергетические показатели выпрямителей тока,
7. качество выпрямленного напряжения и пути их
улучшения
8. Подготовка к тесту «автономные инверторы»
Устройства,
улучшающие
энергетические
9.
показатели и качество электрической энергии
Подготовка к тесту «импульсные преобразователи
10.
напряжения»
11. Подготовка к контрольной работе
12. Экзамен
1.
Итого:
7.
Семестр
6.3. Организация самостоятельной работы студентов
Номер
раздела
лекционного
курса
Продолжительность
(часов)
5
1
10
5
5
5
5
5
5
1
2
2
3
3
4
6
10
6
6
6
6
5
5
4
5
6
6
5
5
6
5
5
–
6
6
–
34
108
Учебно-методическое и информационное обеспечение дисциплины
а) основная литература:
1. Г.С. Зиновьев. Силовая электроника. Учебное пособие. – М.: Изд-во Юрайт,
2012, 667 с.
2. А.И. Белоус, С.А. Ефименко, А.С. Турцевч. Полупроводникрвая силовая
электроника. – М.: Техносфера, 2014, 228 с.
3. Е.А. Москатов. Силовая электроника. Теория и конструирование. – МК-прес,
2013, 256 с.
4. Д.В. Игумнов, Г.П. Костюнина. Основы полупроводниковой электроники.
Учебное пособие.- М.: Изд-во- Горячая линия-телеком, 2005, 392с
5. В.Г.Гусев, Ю.М.Гусев. Электроника и микропроцессорная техника. Учебник
для вузов.-5 изд., доп.-М.: ВШ.2008.-798 с.
6. Батанова Н.Л., Голенищев-Кутузов В.А., Еникеева Г.Р. Информационная
электроника. Учебное пособие по курсу ИИТ и Э и ФОЭ, Казань, 2002.
7. Ахметвалеева Л.В. Цифровые устройства. Учебное пособие по курсу ЭПУ.
Казань, 2002.
8. Н.В.Бурбаева. Сборник задач по полупроводниковой электронике: учебное
пособие /Н.В.Бурбаева, Т.С.Днепровская.-М.:ФИЗМАТЛИТ, 2006.-168с.
9. Батанова Н.Л., Голенищев-Кутузов В.А., Еникеева Г.Р. Элементы цифровых
интегральных устройств. Учебное пособие по курсу ИИТ и Э. Казань, 1996.
10.М.Ф.Садыков,
А.А.Потапов,
А.Т.Хуснутдинова,
М.В.Аввакумов.
Информационно-измерительная техника и электроника. Физические основы
электроники. Лабораторный практикум. – Казань: КГЭУ, 2010. – 60 с.
11.В.Ф.Тарасов, М.В. Аввакумов, А.Т. Хуснутдинова. Учебно-методическое
пособие к практическим занятиям по дисциплина «Информационноизмерительная техника и электроника» и «Физические основы электроники».
– Казань: КГЭУ, 2008. – 48 с.
б) дополнительная литература:
1. В.Г.Гусев, Ю.М.Гусев. Электроника. М., Высшая школа, 1991, 623 с.
2. В.А. Терехов. Задачник по электронным приборам. Учебное пособие. 3-е
изд. – СПб: Издательство «Лань», 2003. – 280 с
3. А. Дж. Пейтон, В. Волш. Аналоговая электроника на операционных
усилителях. -М., БИНОМ,1994-352 с.
4.
в) программное обеспечение и Интернет-ресурсы
http://e.lanbook.ru – электронная библиотечная система «Лань» и др.
8.
Материально-техническое обеспечение дисциплины
Мультимедийные лекции, сделанные в виде презентаций, и использование
программы LabView для демонстрации динамичных экспериментов.
*
*
*
Программа составлена в соответствии с требованиями ФГОС ВПО и с учетом рекомендаций ПрООП ВПО по направлению подготовки 140400 Электроэнергетика и
электротехника и профилю подготовки «Электрические и электронные аппараты»;
«Электромеханика»; «Электропривод и автоматика»; «Электрический транспорт»;
«Электрооборудование и электрохозяйство предприятий, организаций и учреждений».
Автор (ы): __________
подпись
Рецензент (ы): __________
подпись
__к.ф.-м.н., доц. Потапов А.А.________________
ученая степень (звание), расшифровка подписи
___к.т.н., ст. преп. Аввакумов М.В._____________
ученая степень (звание), расшифровка подписи
Программа обсуждена и одобрена на заседании методического совета кафедры
_____ПЭ______________
название кафедры
от 1 июня 2014 г., протокол № 11 .
Заведующий кафедрой ПЭ
___________
______________д.ф.-м.н., проф. Голенищев-Кутузов А.В.___
подпись
ученая степень (звание), расшифровка подписи
«____» _________________ 20___ г.
Директор ИЭЭ
__________
подпись
_______________д.ф.-м.н., доц. Ситдиков А.С______________
ученая степень (звание), расшифровка подписи
«____» _________________ 20___ г.
Согласовано:
Зав. выпускающей кафедрой ЭТ
___________
_______________к.т.н., доц. Павлов П.П. ___________
подпись
ученая степень (звание), расшифровка подписи
«____» _________________ 20___ г.
Зав. выпускающей кафедрой ТОЭ
___________
_______________к.т.н., доц. Вассунова Ю.Ю.___________
подпись
ученая степень (звание), расшифровка подписи
«____» _________________ 20___ г.
Зав. выпускающей кафедрой ЭХП
___________
_______________к.т.н., доц. Роженцова Н.В. ___________
подпись
ученая степень (звание), расшифровка подписи
«____» _________________ 20___ г.
Зав. выпускающей кафедрой ПАЭ
___________
___________
подпись
«____» _________________ 20___ г.
к.т.н., доц. Козелков О.В. ___________
ученая степень (звание), расшифровка подписи
Скачать